簡介
瑞典皇家科學院７日宣布，將２００３年諾貝爾物理學獎授予擁有俄羅斯和美國雙重國籍的科學家阿列克謝·阿布里科索夫、俄羅斯科學家維塔利·金茨堡以及擁有英國和美國雙重國籍的科學家安東尼·萊格特，以表彰他們在超導體和超流體領域中做出的開創性貢獻。
很多巨觀現象可以從微觀領域中得到解釋。電流是導體中電子的定向移動。電子在原子間移動時，由於電子與原子核間的電磁力的作用，會引起原子振動。這就是電阻的成因。大量原子振動在巨觀上表現為導體發熱，到達一定程度可使導體熔化。電焊、電切割利用的就是這一原理。流體流動時產生的阻力實質上是流體分子之間存在的吸引、碰撞等相互作用造成的。要消除電流和流體傳輸中的阻力，就必須在微觀粒子特性上想辦法。
１９１１年，荷蘭科學家卡麥林·昂內斯發現，汞在４．２開氏度（零下２７３．１6攝氏度為０開氏度，即絕對零度）時，其電阻會突然消失。他稱之為"超導電性"，並因之獲得１９１３年諾貝爾物理學獎。對這一奇妙的現象，直到１９５７年科學家才作出較為成功的理論解釋。美國物理學家巴丁、庫珀和施里弗提出，超導體中存在著電子對，這些電子對可以平穩地通過由失去部分電子的原子所組成的通道，不會引起原子振動，即為超導現象。這三位科學家因此而獲得１９７２年的諾貝爾物理學獎。後來科學家發現存在著兩種超導體。一種稱為Ｉ型超導體，主要是金屬超導體。它對磁場有著禁止作用，也就是說磁場無法進入超導體內部。如果外部磁場過強，就會破壞超導體的超導性能。另一種稱為ＩＩ型超導體，主要是合金和陶瓷超導體。它允許磁場通過。
科學家發現，巴丁、庫珀和施里弗提出的理論只能解釋Ｉ型超導體的特性，無法解釋ＩＩ型超導體的特性。１９５０年維塔利·金茨堡與蘇聯科學家列夫·郎道（因對凝聚態的研究成果獲得１９６２年諾貝爾物理學獎）提出一種描述超導等現象的公式，在此基礎上，１９５７年阿列克謝·阿布里科索夫提出了一種能夠解釋ＩＩ型超導體特性的理論。這一理論認為，ＩＩ型超導體中的電流形成了一個個小鏇渦，如同水流中的鏇渦一樣，這些鏇渦形成了一個有序的點陣，就像排列整齊的士兵方隊一樣。這樣可以使超導體中電子運動的阻力消失，又可以使磁場能夠從點陣中的通道通過。可以這樣理解：讓混亂的人群前進的難度很大，而讓排列整齊的士兵方隊前進很容易，前進的阻力大大減少，這就是ＩＩ型超導體電阻消失的原理；同時，士兵方陣隊與隊之間的通道很容易讓人們通過，這就是ＩＩ型超導體允許磁場通過的原理。
其它
超流體現象也是在超低溫環境下觀測到的。大氣中稀有的惰性氣體氦很難液化。直到１９０８年，荷蘭科學家卡麥林·昂內斯才把它製成液體。氦有兩種同位素，即由２個質子和２箇中子組成的氦４和由２個質子和１箇中子組成的氦３。２０世紀３０年代末，蘇聯科學家彼得·卡皮察首先觀測到液態氦４的超流體特性。他因與此相關的成果獲得１９７８年諾貝爾物理學獎。這一現象很快被蘇聯科學家列夫·郎道用凝聚態理論成功解釋。不過，科學家直到２０世紀７０年代末才觀測到氦３的超流體現象。因為使氦３出現超流體現象的溫度只有氦４的千分之一。科學家發現，氦３超流體有一些特別的現象無法用原有理論解釋。針對這些現象，２０世紀７０年代末，在英國工作的安東尼·萊格特提出了一個能用數學公式解釋氦３超流體現象的理論。後來證明這一理論能夠系統地解釋多種超流體的特性，並適用於粒子物理和宇宙學等其他領域。
正如其他科學發現一樣，一旦找到套用它們的方法，就會改變我們的生活。超導材料的用途非常廣泛，比如在磁懸浮列車、核磁共振成像、超導發電、超導計算機、輸電和儲能等方面都有很大用處。如今世界各國對超導的研究越來越熱，而重中之重就在於常溫超導。有專家預測，這種技術一旦推廣套用，總體上可以節約目前三分之二的電力。與超導原理已經得到套用相比，超流體原理的套用尚在研究之中。不過，這一領域已經曙光初現。２００２年，德科學家實現銣原子氣體超流體態與絕緣態可逆轉換。世界科技界認為該成果將在量子計算機研究方面帶來重大突破。這一成果被中國兩院院士評為２００２年世界十大科技進展之一。
